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1、第十章,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承,第一节,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承的功能,支承轴及轴上零件，并保证旋转精度，减少轴与支承间的摩擦与磨损,作为标准件的滚动轴承,滚动轴承的主要特点,摩擦阻力小, 功率损耗少, 起动灵敏 f0.05,0.980.995 可同时承受径、轴向载荷， 支承结构简单 径向间隙小，可用预紧方法
2、消除间隙，回转精度高 互换性好，易于更换，润滑简便,价格低 抗冲击能力差 高速时有噪音 寿命不如液体润滑滑动轴承 径向尺寸大,PK,滑动摩擦 滚动摩擦,滚动轴承的构造,内、外圈 滚动体 保持架,滚动轴承的主要结构特点,内外圈：分别装在轴颈和轴承座上，球轴承内外圈均有凹槽滚道保证线接触并限制滚动体的轴向移动 滚动体：实现内外圈相对运动表面之间的滚动摩擦，大小和数量直接影响轴承的承载能力 保持架：均匀隔开滚动体，避免滚动体间的摩擦与磨损,滚动轴承元件的材料与工艺,内、外圈 滚动体 保持架,要求：高硬度、高接触疲劳强度、良好耐磨性和冲击韧性 材料：含铬轴承钢（铬锰合金钢），硬度6065HRC 工艺：
3、表面磨削、抛光,要求：避免滚动体直接接触，减少发热和磨损 材料：低碳钢；铜、铝、工程塑料 工艺：冲压、剪切、焊接,第二节,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承分类（1）,概述,按滚动体形状分类 按受载方向（公称接触角）分类 按调心能力分类 按安装形式分类 按列数分类,滚动轴承分类（2）,滚动体形状,球轴承,滚动轴承分类（3）,公称接触角,滚动体力作用线与轴承径向平面间的夹角,在径向载荷作用下产生内部轴向力Fa，导致内外圈有分离趋势，故需成对使用 内部轴向力Fa的大
4、小与有关,滚动轴承分类（3）,公称接触角,向心轴承,径向接触轴承：0o，主要承受径向载荷，因内外圈有凹槽，也可承受较小的轴向载荷。 向心角接触轴承：0o45o，同时承受径向载荷和轴向载荷。,滚动轴承分类（3）,径向接触轴承,深沟球轴承:nlim最高、价廉, 优先采用 受力类型: 径向力Fr, 不大的轴向力Fa(双向) 圆柱滚子轴承: 承载力较大 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa 滚针轴承: 内外圈可分离, 径向尺寸小 受力类型: 很大的Fr, 不能承受轴向力Fa,滚动轴承分类（3）,向心角接触轴承,角接触球轴承:外圈内表面阶梯，15、25、40 受力类型：Fr, 单向Fa 圆锥滚子
5、轴承：拆卸方便，承载能力大 受力类型：Fr, 单向Fa,滚动轴承分类（3）,轴向接触轴承,推力球轴承: 受力类型：只承受Fa 单列：承受单向轴向力 双列：承受双向轴向力,滚动轴承分类（4）,调心功能,调心球轴承:调心性能最好 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向) 调心滚子轴承:调心性能好、承载力较大 受力类型：Fr, 不大的Fa(双向),滚动轴承分类（5）,其它,内外圈分离,双列球轴承,滚动轴承的选择原则,根据载荷、转速、调心性能、装拆工艺性、价格等确定轴承类型。其中，载荷、转速是最主要的因素。,接触角越大，其承受轴向载荷的能力越大，而承受径向载荷的能力越小 相同尺寸的滚子轴承承载能力比球轴承
6、大1.53倍 球轴承的极限转速比滚子轴承高，向心轴承的极限转速比推力轴承高 内径相同时，外径越小，滚动体越轻，极限转速越高 调心轴承用于刚度差、跨距大、轴承孔精度低的场合 内外圈可分离的轴承安装方便 球轴承比滚子轴承便宜,极限转速：在一定的载荷和润滑条件下，滚动轴承所允许的最高转速,滚动轴承的选择,高速平稳低载 载荷较大或有冲击 径/轴向载荷较大且较低转速 径/轴向载荷较大且较高转速 轴向载荷径向载荷,滚子轴承 推力+向心组合 深沟球轴承 角接触球轴承 圆锥滚子轴承,工况条件,选用轴承类型,球轴承（高中速、轻载） 滚子轴承（中低速、重载）,滚动轴承的代号,（GB/T 272-1993）,前置代
7、号,基 本 代 号,后置代号,尺寸系列 代 号,分部件代号,类型代号,内径代号,直径系列代号,宽度系列代号,内部结构代号,密封与防尘代号,公差等级代号,。,字母,2 1,3,4,5,字母(+数字),用字母和数字表示结构、尺寸、公差等级及技术性能等特征的轴承产品符号,滚动轴承的基本代号（1）,类型代号,第五位(从右到左数)，用数字或字母表示 代号为0（双列角接触球轴承），则省略,滚动轴承的基本代号（2）,内径尺寸代号,滚动轴承的基本代号（3）,尺寸系列代号,直径系列代号：结构、内径相同的轴承使用不同直径的滚动体，导致轴承外径和宽度变化的系列。,宽度系列代号：与直径系列代号同时使用。表示相同内外径
8、的轴承的不同宽度。多数正常系列可不标。,滚动轴承的前置代号,字母表示的成套轴承分部件 L：可分离轴承的内外圈 R：不可分离轴承的内外圈 K：滚子与保持架组件 WS、GS：推力圆柱滚子轴承的轴圈和座圈,滚动轴承的后置代号,内部结构： C=15、AC=25、B=40 密封与防尘 保持架及其材料 轴承材料 公差等级（精度）：0、6x、6、5、4、2六级精度，逐渐增高，表示成：/P0、/P6x、/P6、/P5、/P4、/P2 轴承径向游隙系列：/C1、/C2、/C0、/C3、/C4、/C5六组游隙，由小到大。0组( /C0)）游隙常用，可省略 配置：/DB、/DF、/DT,滚动轴承代号示例,7212C
9、,6305,304/32,(/P0),7211C/P5,深沟球轴承,直径系列为3(中),宽度系列为0(不标),内径d=25mm,0级精度(不标),角接触球轴承,直径系列为2(轻) 宽度系列为0(不标),内径d =60mm,a=15,内径d=32mm,圆锥滚子轴承,宽度系列为0,直径系列为4(重),5级精度,接触角15 ,直径55mm,正常宽度、轻系列,角接触球轴承,滚动轴承旧标准代号,内径尺寸代号 外径系列代号 类型代号 结构特点代号 宽度系列代号 精度代号, X XX X X XX,仅供了解,第三节,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则
10、 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承的径向受力分析（1）,当轴承承受径向力Fr时，上半圈不受载下半圈受载 滚动体受力不均，受力变化为小大小 径向力作用线最下端的滚动体承载最大：,作用力大小,滚动轴承的径向受力分析（2）,作用力点,一般轴承径向载荷作用中心位于轴承宽度中点,角接触轴承径向载荷作用中心位于外部载荷方向与轴中心线交点处,滚动轴承的轴向受力分析（1）,单个轴承的中心轴向载荷Fa由滚动体平均承担 轴系上的轴向工作合力为FA,一端固定、一端游动,Fa1= FA , Fa2=0,FA指向者受力,Fa1=0 , Fa2= FA,两端固定,固定端受力,有F
11、A时径向轴承（6、1、2类）的轴向受力,Fri,滚动轴承的轴向受力分析（2）,无FA时角接触轴承 （3、7类）的轴向受力,因径向力和接触角的存在，轴承外圈通过接触点法线对轴承内圈和轴产生的法向反力Fi可分解为径向分力Fri和轴向分力Fsi。该轴向分力之和为附加轴向力。,角接触轴承的安装,正安装（DF型、面对面）两轴承外圈的窄边相对 s面对面跨距减少,反安装（DB型、背对背） 两轴承外圈的宽边相对 s背对背跨距增大,角接触轴承应成对使用以抵消派生轴向力和避免轴产生轴向窜动,滚动轴承的轴向受力分析（3）,有FA时角接触轴承 （3、7类）的轴向受力,（1）当Fs1 + FA Fs2,Fa1 =Fs1
12、 Fa2 =Fs1FA,右边轴承压紧，左边轴承放松,（2）当Fs1 + FA Fs2,Fa1 =Fs2FA Fa2 =Fs2,左边轴承压紧，右边轴承放松,判断压紧端和放松端需考虑轴向合力与安装形式,第四节,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承的失效形式,疲劳点蚀：最主要的失效形式，滚动体表面、套圈滚道都可能发生点蚀 过大塑性变形：低速轴承的主要失效形式，接触应力过大(载荷过大或冲击载荷)，元件表面出现较大塑性变形 磨损、胶合、内外圈和保持架破损等：使用维护不当而引
13、起的，属于非正常失效,应力形式？,滚动轴承的设计准则,一般转速的轴承 进行寿命（额定动载荷）计算，防止疲劳点蚀破坏 转速极低或仅作缓慢摆动的轴承 按静强度（额定静载荷）计算，防止塑性变形,第五节,滚动轴承的功能与结构 滚动轴承的分类与代号 滚动轴承的受力分析 滚动轴承的失效形式与计算准则 滚动轴承的选择计算 滚动轴承的组合结构设计 滚动轴承的润滑与密封,滚动轴承选择设计的基本方法,由工作条件定轴承类型 结构定轴承直径 初选型号确定额定动载荷 验算寿命 计算轴承载荷查e、X、Y 计算当量动载荷P计算寿命Lh分析轴承是否合格 校核极限转速,基本概念（1）,轴承寿命 轴承中任一元件出现疲劳点蚀前，内
14、外套圈相对运转总数或一定转速下的工作小时数。 基本额定寿命10（106r）或L10h（h） 一组相同型号的轴承，在相同运转条件下，有90的轴承没有发生疲劳点蚀前的转数或总工作小时数。,一批轴承中有90的寿命将比其基本额定寿命长 一个轴承在基本额定寿命期内正常工作的概率为 90，失效率为10,基本概念（2）,基本额定动载荷C 基本额定寿命为106r的轴承能够承受的恒定载荷,6208,向心轴承： 径向基本额定动载荷或分量Cr 推力轴承： 轴向基本额定动载荷Ca,轴承寿命曲线,基本概念（3）,轴承寿命计算公式,n转速 rmin 寿命指数，球轴承：；滚子轴承：10/3 当量动载荷，与实际载荷相当,转,
15、小时,基本概念（4）,Pfd（X Fr YFa ）,当量动载荷P 实际径向工作载荷Fr和轴向工作载荷Fa的当量载荷,d 冲击载荷系数，教材p405表34-8 X、Y径向、轴向载荷系数，教材p405表34-7,查判断系数e （轴承的额定静载荷）,深沟球轴承按f0Fa /C0r f0 =14.7 查e 角接触球轴承按Fa /C0 查 e,判 Fa/Fr 与 e 的关系定X、Y,Fa/Fr e,轴向力较小,可忽略不计,fdFr,轴向力较大,均考虑,Fa/Fr e,轴承型号选用,已知轴承当量动载荷P和轴承预期寿命Lh，可求得计算额定动载荷C，选用轴承型号的C值要大于该值,滚动轴承静强度计算,额定静载荷
16、 滚动轴承受载后，使受载最大的滚动体与滚道接触中心处的接触应力达到一定值，该载荷称为额定静载荷，用C0表示。对于径向接触和轴向接触轴承，C0分别是径向载荷和中心轴向载荷，对于向心角接触轴承，C0是载荷的径向分量。 当量静载荷P0 当轴承同时承受径向载荷和轴向载荷时，应将实际载荷转化成假想的当量静载荷，在该载荷作用下，滚动体与滚道上的接触应力与实际载荷作用相同。 P0X0 FrY0 Fa X0为径向载荷系数,Y0为轴向载荷系数,滚动轴承静强度计算,S0,S0为静强度安全因数,滚动轴承的极限转速,极限转速nlim 是滚动轴承允许的最高转速，它与轴承类型、尺寸等多种因素有关，有其适用条件。实际工作条件与极限转速的适用条件不一致时，应对极限转速进行修正。实际工作条件下轴承允许的最高转速nmax为 nmaxf1 f2 nlim
